大管棚施工技术方案

本合同段内九嶷山隧道位于广东省连州市三水瑶族乡牛洞村与湖南省蓝山县所城镇半山村交界处。线路所经之处地貌以丘陵山地为主，地表起伏较大；隧道进出口处覆盖较薄，为第四系全新统坡残积层，基岩为燕山晚期花岗岩(丫52);洞身基岩出露较好，节理发育，岩体破碎。九嶷山隧道全长6400.1m,本标段为广东境内部分，起终点里程为YK0+006YK2+815(ZK0+00卜ZK2+81T)，长2815m(2817m)。隧道布置形式采用标准间距分离式、小净距分离两种形式，出口段由于受地形限制，120m范围左右测设线间距为20〜11m采用小净距形式。技术标准本项目主线采用双向四车道高速公路标准，设计速度 100km/h、分离式路基宽度26m白然条件地形地貌项目区地处南岭山脉南缘，山峦起伏较大，山系多近东西向展布。地势上总体由北往南大致呈北高南低的趋势，海拔高程在 100〜1100m之间，相对高程较大。地貌总体上为构造剥蚀中低山地貌单元。路线YK0+000(ZK0+000(起点)〜YK2+790(ZK2+800段属于构造剥蚀中低山地貌。该地貌单元多为隧道通过区，最高海拔高度1002^九嶷山)c区内地形陡峭，坡陡谷深，剥蚀严重，植被发育，花岗岩风化的第四系残坡积物厚度变化大，在牛洞及杉木垦的山间河谷中有第四系的河流冲积物。路线YK2+790(ZK2+80O〜YK4+500(ZK4+520)段属于构造剥蚀低山及河流侵蚀“V'型谷地貌。该地貌单元内河流弯曲，河谷深切，坡陡谷深，河谷断面呈“V'字型，除在局部山间小盆地河床有洪冲积物沉积外，余均为燕山期花岗岩，河流两侧的坡谷坡度在 25~60°之间，地表花岗岩风化的残坡积层厚度不一，跟坡度有一定反相关的关系。2） 气侯本项目属中纬度亚热带季风性湿润气候； 夏季盛行东南风，冬季盛行西北风；全年日照时间长，雨水充沛，有“三月低温阴雨、六月江河爆满、十月寒风”的气候特征。多年平均气温19.4C，最高气温39.8C;每年雨季集中在3〜9月，占全年降雨的85兹右，多年平均降雨量1628.5〜1785.4mm年蒸发量1419mm风向具明显的季节变化，风速平均1.2~2m/s,较大风力相当于7级风力。3） 水系项目区主要河流有：东陂河及其支流。4） 地震根据〈〈建筑抗震设计规范》（GB50011-2006附录A,本地区抗震设防烈度为VI度，设计基本地震加速度为0.05g。设计概况1）设计围岩情况隧区地层主要由第四系松散堆积物和下伏基岩组成。第四系松散堆积物主要为亚粘土，在沟谷中有冲洪积沙、乱砾石层，亚粘土主要为坡积、残积成因，上部有薄层腐植土，大部呈硬塑状，冲洪积层物质组成主要为卵砾石夹漂石，分布于沟谷边缘两侧或沟口，呈松散至稍密状。下伏基岩主要为花岗岩，全风化层大部分呈土状，大部呈坚硬状；强风化呈半岩半土状，岩质软，易水易软化泥化，裂隙极发育，完整性差；弱风化岩岩质较硬，裂隙较发育，完整性稍好；微风化岩岩质坚硬，裂隙稍发育或不发育，完整性好。根据沿线地下水的赋存、埋藏条件及水动力特征，地下水可分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两大类。设计围岩概况如表1隧道围岩概况表1名称长度（MV级IV级m级II级备注长度白分比长度白分比长度白分比长度白分比0.9%、1.2%、2.5%下坡九嶷山隧道左线ZK0+000-ZK2+817281738713.7476026.98118041.8949017.39九疑山隧道石线YK0+000-YK2+81528152659.4169724.76146351.9739013.852）设计支护情况本隧道布置形式分为小间距分离式和标准间距分离式两种。复合式衬砌参数一般根据围岩级别，工程地质水文条件，地形及埋置深度，结构跨度及施工方法等来确定。复合式衬砌按照新奥法原理进行设计和施工，以锚杆、喷混凝土或钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护，模筑混凝土或钢筋模筑混凝土为二次支护，共同组成永久性承载结构。初期支护：对于W、V级围岩由工字钢架（或格栅钢架）、径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，对于n、m级围岩则由径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。二次衬砌：一般情况下为素混凝土，浅埋软弱围岩段采用钢筋混凝土。辅助施工：洞口段设40m长§108大管棚，IV、V级围岩地段一般设有超前小导管、超前锚杆。3）管棚设计参数管棚超前预支护采用外径4108mm壁厚6mm勺热轧无缝钢管，管壁四周钻§10m莅浆孔，孔间距30cm呈梅花型布置，尾部留不小于300cm的不钻孔的止浆段。导管沿环向133度范围布设，间距50cm施工时钢管沿隧道周边以1°外插角（包括线路纵坡为2.43）打入围岩，单号注浆材料为水泥-水玻璃浆液，注浆压力初压0.5〜1.0MPa终压2.0MPa双号孔填充材料为M30水泥砂浆。四、施工准备情况设备准备情况按照施工组织设计及合同承诺，隧道管棚施工需机械设备均已到场。进场20m空压机进场2台，250kw发电机1台，大功率履带白行液压式管棚钻机1台，水平钻孔机2台（WGJ-50,注浆机2台（RH60/40型双液注浆泵），砂浆搅拌机1台（UJZ200A型砂浆搅拌机）。人员准备情况1） 人员进场情况按照施工组织设计及合同承诺，管棚施工的所需的管理人员、施工人员均已到场。2） 人员培训情况技术交底工作。测量准备情况已完成测量复测及控制点加密工作，测量成果已批准。试验准备情况试验室已完成管棚施工过程中所需配合比及材料检验工作。材料准备情况管棚需要无缝管已经到场，车丝扣已经加工完成，其他材料准备工作也已完成。五、施工方案、施工工艺和方法洞口开挖明洞开挖和边仰坡开挖同步进行，边仰坡开挖从上而下，即时开挖即时支护。首先按照设计坡率对边仰坡进行刷坡，单次开挖高度一般不超过 3m即时开挖即时支护，开挖过程中配备专人全程密切注意观测原状土的动态，一旦出现滑塌趋势，立即停止开挖对边坡进行组织防护，同时挖机刷坡时，边挖边用斗背夯实开挖面，已确保开挖施工安全。图i管棚施工工艺流程图边仰坡坡度由现场技术人员用坡度尺控制开挖，并对边坡及墙脚进行加强支护，必要时扩大拱角脚，确保地基承载力满足要求。洞口开挖前，应对隧道洞口进行地表沉降进行布置测点， 并及时完成原始数据的测量。根据规范及现场实际，洞口现场布置3个地表沉降监控量测断面，每个量测断面布设13个量测点，其中中间16m每隔3m布设一个点，两侧16m每5m布设一个点，量测断面检测频率按开挖面前〉30m1次/2天;开挖面前v30m2次/天。发现异常情况地段，监控量测采取测点加密、频率加大的措施，以确保施工安全。量测精度满足 h=0.1mm量测控制桩长10cm宽10cm深50cm采用①12钢筋长40cm套拱及导向管施工套拱采用先基础后拱部顺序施工，先施做扩大基础，待基础强度满足要求后再施工拱圈部分。基础碌厚度不得小于1m基础底部设计承载力要求300Kpa,如满足不了设计基础承载力要求，对基础采取加宽加深处理方法。洞口端用2m长套拱（C25碌）作为大管棚导向墙，在2m套拱内架立四棉I18型钢拱架（纵向间距0.60m），钢拱架之间纵向采用①22钢筋焊接成一个整体，连接筋环向间距1m,并沿工字钢内、外缘交错布置。钢支撑上安装①150X4mm长2m的孔口管，导向管（即孔口管）沿拱圈环向布设33根（圆心角132°51'35〃），环向间距50cm孔口管采用①22钢筋焊接固定在工字钢外轮廓上，方向与管棚方向一致，① 22钢筋与工字钢、孔口管相接处采用双面焊接，焊接宽度 15cm套拱厚度80cm,混凝土浇筑采用水泥罐车运输，泵车入模方法施工。施工时注意对称施工，混凝土施工过程中，捣固力度不可过大，防止暴模现象出现，为保证套拱混凝土美观，内、外模采用竹胶板。套拱施工前时对四周土体喷射C20碌封闭，同时作为管棚注浆的临时止浆墙。管棚施工管棚施工主要工序有：开挖钻孔平台、安装钻机、钻孔、清孔、验孔、安装钢管、注浆、清孔、充填M30水泥砂浆。管棚施工沿纵向在导向墙8m范围内平整出一个管棚施工作业平台，以便安装钻机，为加快管棚施工进度，本工程拟采用履带式大功率液压白行管棚钻机（备用2台WGJ-5脉平钻机）。1）钻孔利用套拱中预埋的4150孔口管作为导向管进行钻孔，外插角度按照2.43角（含线路纵坡）预埋控制。a） 钻孔前先检查钻机机械状况是否正常、并在导向管外侧套拱端面标出孔位和孔号，钻孔顺序原则上是先单号后双号，且相邻孔之间没有明显影响。b） 钻机就位后，根据事先测量放样的点位开始钻孔；施钻时，顶紧套拱,提高施钻精度；钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速。c） 第一节钻杆钻入岩层尾部剩20~30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。每次均按上述方法进行接长，直至设计孔深。d） 换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。e） 为防止钻杆在推力和振动力双重作用下钻杆上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。f） 钻孔过程中，经常检查钻杆偏斜度以控制钻孔的偏斜度（采用全站仪通过测量外露杆体前后部位的轴向及外插角度的差值是否在允许范围），发现偏斜度超过设计及规范要求的，应立即退出重新钻孔。2） 清孔利用高压风，由里而外进行清孔，清孔时，如出现卡钻、退杆不畅等现象，则需要来回几次，直至清理干净。3） 安装注浆管a） 清孔、验孔完成后，利用钻机的冲击和推力进行插管。b） 管棚接长时先将第一根带尖头的钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接，管棚之间利用连接丝扣（丝扣长度为15cm）进行连接。c） 接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采取单号孔第一节长3m双号孔第一节节长6m,以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开。d） 顶管时，当第一节钢管推进孔外剩余30~40cm时，人工装上第二节钢管，钻机低速前进对准第一节钢管端部，严格控制角度，人工持钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。e） 钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管推进、不得混接（单号孔为钢花管，410mmft浆孔间距30cm双号孔的为无缝钢管），插管完成后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防注浆时浆液冒出，同时管口设置进浆孔（阀门）和排气孔（阀门）4）注浆浆液拌制采用UJZ200波砂浆搅拌机，搅拌机工作斗容量0.2m3,根据设计及现场试验测定，每盘浆液水泥用量 150Kg（3袋）、水用量150Kg（现场采用20L水桶，每盘7.5桶，10L处在水桶边标示记号）、水玻璃用量10L（现场采用9L水桶，水桶以1L为1刻度，提前在桶边做好标记），设计每孔注浆量12.5盘。注浆采用RH60/40型双液注浆泵。a）施工工艺及方法注浆前仔细检查边仰坡坡面喷射混凝土，以确保坡面在注浆时不出现漏浆、坍塌，以保证坡面围岩稳定和注浆效果。注浆前先检查管路和机械状况，关键是检查注浆机压力表是否准确，注浆管路是否畅通，确认正常后，取现场土样在一个不小于 50cm立方体模具中做压浆实验，确定合理的注浆参数后，方可进行注浆施工，注浆机型号为。注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖地表是否有串浆、冒浆、漏浆现象，如发现串浆、冒浆、漏浆现象立即停止注浆，采用间歇式注浆进行封堵，待10分钟后重新进行注浆作业。注浆过程中如发现压力突然升高，则可能是发生堵管，应立即停机检查。注浆采用水泥-水玻璃浆液（水泥浆水灰比1:1）。注浆初始压为0.5Mp砂1.0Mpa终压为2Mpa当进浆量小于20〜25L/min，注浆压力逐渐升高，达到终压并持压10min以上，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内。如进浆量很大，压力长时间不升高,应及时调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，先进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，停留时间不超过混合浆的凝胶时间。注浆过程应派专人负责，填写〈〈注浆记录表》，详细记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。并针对现场可能出现的特殊情况，做出相应应急措施＜注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用水泥砂浆进行充填，以增加钢管强度，并注意注浆管口埋入砂浆深度不得少于 30cmb）注浆顺序：从下而上，分段注浆，先注单号孔，如在双号孔钻孔过程中，渣样不能发现水泥浆痕迹，则双号孔也需注浆补强，如有明显水泥浆痕迹，则双号孔无需注浆，仅采用水泥砂浆填充管体，根据以往施工经验及现场边仰坡揭示围岩情况判断，双号孔注浆能更加有效地保证注浆质量与效果。c）注浆异常现象处理：注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出的现象，即串浆现象。发现串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时，应将注浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时再拨下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除，并用高压风吹冲（拨塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆水泥一砂浆注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，先进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留的时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝套拱施工图2顶管工艺流程图管棚管接头丝钻机钻孔准备钻百棚孔 管棚管试拼及配管顶第一节管棚管注浆量计算顶第二节管棚管浆液配制完成最后一根管安装注浆头管内注浆六、质量保证措施1.保证质量的管理措施1） 成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，有效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使管棚质量管理落到实处。2） 施工前有针对性地对管棚施工进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技能水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量。3） 在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。4） 在施工中充分发挥专、兼职质量检查人员的作用，对管棚施工各工套拱施工图2顶管工艺流程图管棚管接头丝钻机钻孔准备 一钻吕棚孔 管棚管试拼及配管顶第一节管棚管注浆量计算顶第二节管棚管浆液配制完成最后一根管安装注浆头管内注浆六、质量保证措施1.保证质量的管理措施1） 成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，有效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使管棚质量管理落到实处。2） 施工前有针对性地对管棚施工进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技能水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量。3） 在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。套拱施工图2顶管工艺流程图管棚管接头丝钻机钻孔准备 一钻吕棚孔 管棚管试拼及配管顶第一节管棚管注浆量计算顶第二节管棚管浆液配制完成最后一根管安装注浆头管内注浆六、质量保证措施1.保证质量的管理措施1） 成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，有效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使管棚质量管理落到实处。2） 施工前有针对性地对管棚施工进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技能水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量。3） 在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。套拱施工图2顶管工艺流程图管棚管接头丝钻机钻孔准备 一钻吕棚孔 管棚管试拼及配管顶第一节管棚管注浆量计算顶第二节管棚管浆液配制完成最后一根管安装注浆头管内注浆六、质量保证措施1.保证质量的管理措施1） 成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，有效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使管棚质量管理落到实处。2） 施工前有针对性地对管棚施工进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技能水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量。3） 在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。套拱施工图2顶管工艺流程图管棚管接头丝钻机钻孔准备 一钻吕棚孔 管棚管试拼及配管顶第一节管棚管注浆量计算顶第二节管棚管浆液配制完成最后一根管安装注浆头管内注浆六、质量保证措施1.保证质量的管理措施1） 成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，有效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使管棚质量管理落到实处。2） 施工前有针对性地对管棚施工进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技能水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量。3） 在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。套拱施工图2顶管工艺流程图管棚管接头丝钻机钻孔准备 一钻吕棚孔 管棚管试拼及配管顶第一节管棚管注浆量计算顶第二节管棚管浆液配制完成最后一根管安装注浆头管内注浆六、质量保证措施1.保证质量的管理措施1） 成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，有效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使管棚质量管理落到实处。2） 施工前有针对性地对管棚施工进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技能水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量。3） 在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。套拱施工图2顶管工艺流程图管棚管接头丝钻机钻孔准备 一钻吕棚孔 管棚管试拼及配管顶第一节管棚管注浆量计算顶第二节管棚管浆液配制完成最后一根管安装注浆头管内注浆六、质量保证措施1.保证质量的管理措施1） 成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相